工程水文及水利计算课程设计-天福庙水库防洪复核计算.docx

天福庙水库防洪复核计算一.设计任务天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天福庙村，大坝以上流域面积553.6河长58.2km，河道比降1.06%，总库容6367万，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建设成，已运行近30年。1975年技术设计时，水文系列年限仅20年，系列太短，也缺乏大洪水的资料。本次课程设计的任务，是在延长基本资料的基础上，按现行规范要求对水库的防洪标准进行复核，其具体任务是：1.选择水库防洪标准。2.历史洪水调查分析及洪量插补。3.设计洪水和校核洪水的计算。4.调洪计算。5.坝顶高程复核。二.流域自然地理概况，流域水文气象特性(一)流域及工程概况天福庙水库位于湖北省远安县黄柏河东支的天赋庙村，大坝以上流域面积553.6，河长58.2km，河道比降10.6，总库容6367万，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、拦沙、养殖等综合利用的水利工程。 天福庙水库于1974年冬开工建设，1978年建设成，大坝为浆砌石双曲拱坝，坝前河底高程348m，坝高63.3m，电站总装机6040kw。水库死水位378m，死库容714万m3，正常蓄水位409m，相应库容6032万。设计洪水位（p=2%）409.28m,校核（p=0.2%）洪水位409.28m，坝顶高程410.3m，防浪墙顶高程411.3m。库区吹程1000m。（二） 水文气象资料1.气象特征。天福庙流域地处亚热带季风区，四季分明，夏季炎热多雨，冬季低温少雨，秋温高于春温，春雨多于秋雨，气温年内变化较大，无霜期长。多年平均气温16.8，历年最高气温达40，最低气温-12，平均风速1.2m/s,多年平均最大风速15.5m/s，风向多为ne。流域多年平均降水量1036.3mm，流域暴雨频繁，洪水多发，4-10月为汛期，汛期降雨量占全年降雨量的86.7%左右，尤其以7月最大，占全年的1.3%。月降雨量最少是12月，仅占全年的1.3%。2.水文测站。黄柏河干流上1958年设立池湾河水文站，1971年设立小溪塔水文站，1961年在东支设立分乡水文站。天福庙水库建成后，先后开展了降雨、水位、泄流观测，有比较完整的运行资料。分乡水文站是重要的参证站，控制流 域面积1083.0。3. 乡站历史洪水。根据1982年省雨洪办对宜昌市历史洪水调查成果的审定结果，分乡站洪水的排位为1935年、1984年、1826年、1930年、1958年，资料可靠，可直接采用。经审定认为，分乡站1935年洪水1826年以来的第1位，重现期为176年，1984年洪水于1826年、1930年洪水相当，分别确定为 1826年以来的地24位，1958年洪水为1826年以来的地5位。分乡站历史洪水成果见表ks1-1表ks1-1 分乡站历史洪水成果表序号年份洪峰流量（）1d洪量()3d洪量()重现期备注1193546801762198437391.07381.666431826不能定量41930不能定量5195828201.22011.95 4.天福庙水库洪峰洪量系列。见ks1-2。表ks1-2 天福庙水库洪峰、洪量系列年份洪峰q1d洪量3d洪量年份洪峰q1d洪量3d洪量195818030.62370.996819805710.17250.209219591310.04340.066419811260.08410.124119602660.0921021270.317219612000.06640.102319834370.21240.322319626400.19990.2924198423890.54890.8518196310360.37270.572519851210.06130.130719644520.13140.222319862180.09790.192419655190.14520.2319874380.16770.286419661890.08170.125319882220.1154018760.285219895920.22290.318919688380.28320.659419906340.1209015140.221319918040.23340.315819705980.22330.310319928510.26350.328819713890.16810.287719934250.1195003630.079719941670.11770.213119734450.14570.223319952610.0985008130.158919964870.23410.433419758480.14830.24819975440.13830.318619762720.0931022620.413519771620.09150.179519991700.07340.168619782990.15250.281220006130.21130.315719796340.2880.539320014710.19130.2986三防洪标准选择工程等级水库防洪治涝灌溉供水水电站工程规模总库容城镇及工矿企业的重要性保护农田（万亩）治涝面积（万亩）灌溉面积（万亩）城镇及工矿企业的重要性装机容量一大（1）型10特别重要500200150特别重要120二大（2）型101.0重要500 1002006015050重要12030三中型1.0 0.10中等100 306015505中等305四小（1）型0.100.01一般30515350.5一般51五小（2）型0.010.001530.5可推断出总体是相关的，r0.8，密切相关。（4）回归系数 y倚x的回归方程 （5）代入数据得 y=20479.1x+7081487.03（6）天福庙水库洪峰、3天洪量系列（1）均值 （2）均方差 （3）相关系数相关系数的显著检验：在=0.01时 n=24时查的=0.5668。因为r可推断出总体是相关的，r0.8，密切相关。（4）回归系数 y倚x的回归方程 （5）代入数据得 y=29733.1x+13467305.35（6）将分乡站历史洪峰、洪量换算成天福庙的历史洪峰、洪量，洪峰按面积比指数的2/3次方换算，洪量按面积比的1次方换算。洪峰比：洪量比： 天福站历史洪水成果表序号年份洪峰流量（）1d洪量（ )3d洪量()重现期备注1193529920.68351.02431762198423900.54890.851931826 2400 0.5623 0.8683不能定量41830 2300 0.5418 0.8185不能定量5195818030.62370.9968根据洪峰与洪量的关系计算1935年1天洪量y=20479.1x+7081487.03 y1=0.68351826年1天洪量为 0.56231830年1天洪量为 0.54181935年3天洪量为y=29733.1x+13467305.35 y3=1.0241826年3天洪量为 0.86831830年3天洪量为 0.8185结果如表上格所示五.设计洪水计算1.对天福庙水库坝址洪峰及1d、3d洪量系列分别进行频率计算，推求出各设计频率的设计洪峰和1d、3d设计洪量。洪水调查期为1826到2001年，所以n=176,1935年、1984年、1826年、1930年、1958年作为历史洪水即a=5实测洪峰、洪量资料44年，n=44，l=2。1）对洪峰流量频率计算 类型年份洪峰流量（）从大到小排序（）序号pm%序号pm%1234567特大值系列19352992299210.56497219842390240021.12994418262400239031.69491519302300230042.25988719581803180352.824859 实测值系列1959131103635.084746196026697447.344633196120085159.604521962640848611.8644119631036838714.124291964452804816.384181965519774918.6440719661896401020.9039619677746341123.1638419688386341225.4237319694286131327.6836219705985981429.943519713895921532.203391972645821634.4632819734455711736.7231619742405441838.9830519758485191941.2429419762724872043.5028319771624712145.7627119782994522248.022619796344452350.2824919805714382452.5423719811264372554.8022619825824282657.0621519834374252759.3220319851213892861.5819219862182992963.8418119874382723066.101719882222663168.3615819895922613270.6214719906342403372.8813619918042223475.1412419928512183577.4011319934252003679.6610219941671893781.920919952611703884.1807919964871673986.4406819975441624088.7005719989741314190.9604519991701264293.2203420006131214395.480232001471644497.740111按统一样本法计算经验频率，即，如表中第5和7列所示分别为特大洪水和一般洪水的经验频率。 2.根据表中第2列洪峰流量系列，计算年最大洪峰流量均值,离势系数,n=176，a=5，l=2。 3.根据上步初估参数成果，取=、=0.8、=3，查表频率p的的值，由计算各p的洪峰流量，进行第一次配线，如附图1所示，可见线条下端较高，上端较低。因此，需要调整参数，适当增加再次配线。取=0.9、=3进行第二次配线，如附图1所示，总体上配合良好，可以作为推求的该处年最大洪峰流量理论频率曲线。频率p第一次配线=cv =0.8 cs=3cv=2.4第二次配线= cv =0.9 cs=3cv=2.7kpkp（1）（2）（3）（4）（5）（6）13.814.05 2060 3.934.5372309.3352.012.61 1327 2.012.8091429.78101.262.01 1022 1.222.0981067.88200.541.43 729 0.481.432728.88850-0.350.72 366 -0.370.667339.50375-0.680.46 232 -0.650.415211.23590-0.7950.36 185 -0.7260.3466176.41995-0.820.34 175 -0.7360.118171.899-0.8310.34 171 -0.740.334170.006由计算得，设计洪峰p=2%和校核洪峰p=0.2% ss第一次配线第二次配线2）对一天洪量进行频率计算年份1天洪量从大到小排序序号pm%序号pm%19350.68350.683510.56497219840.54890.623721.12994418260.56230.562331.69491518300.54180.548942.25988719580.62370.541852.82485919590.04340.372735.08474619600.09210.28847.34463319610.06640.283259.6045219620.19990.2635611.8644119630.37270.2341714.1242919640.13140.2334816.3841819650.14520.2262918.6440719660.08170.22331020.9039619670.18760.22291123.1638419680.28320.21271225.4237319690.15140.21241327.6836219700.22330.21131429.943519710.16810.19991532.2033919720.03630.19131634.4632819730.14570.18761736.7231619740.08130.17251838.9830519750.14830.16811941.2429419760.09310.16772043.5028319770.09150.15252145.7627119780.15250.15142248.022619790.2880.14832350.2824919800.17250.14572452.5423719810.08410.14522554.8022619820.21270.13832657.0621519830.21240.13142759.3220319850.06130.12092861.5819219860.09790.11952963.8418119870.16770.11773066.101719880.11540.11543168.3615819890.22290.09853270.6214719900.12090.09793372.8813619910.23340.09313475.1412419920.26350.09213577.4011319930.11950.09153679.6610219940.11770.08413781.920919950.09850.08173884.1807919960.23410.08133986.4406819970.13830.07344088.7005719980.22620.06644190.9604519990.07340.06134293.2203420000.21130.04344395.4802320010.19130.03634497.740111按统一样本法计算经验频率，即，如表中第5和7列所示分别为特大1天和一般1天洪量的经验频率。 2.根据表中第2列1天洪量系列，计算年最大1天洪量均值,离势系数,n=176，a=5，l=2。 3.根据上步初估参数成果，取=、=0.61、=3，cs=1.83,查表频率p的的值，由计算各p的1天洪量，进行第一次配线，如附图2所示，可见曲线上段明显偏低，中段稍微偏高。因此，需要调整参数，适当增大再次配线。取=、=0.61、=3.5，进行第二次配线，如附图2所示，总体上配合良好，可以作为推求的该处年最大1天洪量理论频率曲线。频率p第二次配线=cv =0.61 cs=3cv=1.83第一次配线=cv =0.61 cs=3.5cv=2.14kpkp13.50 3.14 0.53 3.663.230.5551.98 2.21 0.38 22.220.38101.32 1.81 0.31 1.291.790.3200.64 1.39 0.24 0.591.360.2350-0.28 0.83 0.14 -0.320.80.1475-0.72 0.56 0.10 -0.710.570.190-0.94 0.43 0.07 -0.870.470.0895-1.02 0.38 0.06 -0.910.440.0899-1.09 0.34 0.06 -0.920.440.07由计算得，设计1天洪量p=2%和校核1天洪量p=0.2%.第一次配线第二次配线3）对3天洪量进行频率计算年份3天洪量从大到小排序序号pm序号pm19351.02431.023410.56497219840.85190.996821.12994418260.86830.868331.69491518300.81850.851942.25988719580.99680.818552.82485919590.06640.659435.08474619600.1380.572547.34463319610.10230.539359.6045219620.29240.4334611.8644119630.57250.4135714.1242919640.22230.3288816.3841819650.230.3223918.6440719660.12530.31891020.9039619670.28520.31861123.1638419680.65940.31721225.4237319690.22130.31581327.6836219700.31030.31571429.943519710.28770.31031532.2033919720.07970.29861634.4632819730.22330.29241736.7231619740.15890.28771838.9830519750.2480.28641941.2429419760.1380.28522043.5028319770.17950.28122145.7627119780.28120.2482248.022619790.53930.232350.2824919800.20920.22332452.5423719810.12410.22232554.8022619820.31720.22132657.0621519830.32230.21312759.3220319850.13070.20922861.5819219860.19240.19242963.8418119870.28640.1863066.101719880.1790.18243168.3615819890.31890.17953270.6214719900.1790.1793372.8813619910.31580.1793475.1412419920.32880.16863577.4011319930.18240.15893679.6610219940.21310.1383781.920919950.1860.1383884.1807919960.43340.13073986.4406819970.31860.12534088.7005719980.41350.12414190.9604519990.16860.10234293.2203420000.31570.07974395.4802320010.29860.06644497.740111按统一样本法计算经验频率，即，如表中第5和7列所示分别为特大3天和一般3天洪量的经验频率。 2.根据表中第2列3天洪量系列，计算年最大3天洪量均值,离势系数,n=176，a=5，l=2。 3.根据上步初估参数成果，取=、=0.6，=3，,查表频率p的的值，由计算各p的1天洪量，进行第一次配线，如附图3所示，可见曲线上段明显偏低，中段稍微偏高。因此，需要调整参数，适当增加再次配线。取=、=0.6、=3.5，cs=2.1进行第二次配线，如附图3所示，总体上配合良好，可以作为推求的该处年最大天洪量理论频率曲线。频率p第一次配线=cv =0.6 cs=3cv=1.8第二次配线=cv =0.6 cs=3.5cv=2.1kpkp（4）（4）（4）（4）（5）（6）13.503.100.873.663.200.8951.982.190.612.002.200.62101.321.790.501.291.770.50200.641.380.390.591.350.3850-0.280.830.23-0.320.810.2375-0.720.570.16-0.710.570.1690-0.940.440.12-0.870.480.1395-1.020.390.11-0.910.450.1399-1.090.350.10-0.920.450.13由计算得，得到设计1天洪量和p=2%校核1天洪量p=0.2%。第一次配线第二次配线4.洪峰和洪量成果的合理性分析根据理论频率曲线得到的设计洪峰和校核洪峰流量分别为、，相应的设计1d洪量和校核1d洪量分别为和，设计3d洪量和校核3d洪量分别为和。计算结果与实测资料比较，176年中第二大洪水的经验频率为1.12%。设计频率为2%，设计洪峰洪量与设计1d洪量、3d洪量比第二大洪水相应数据稍小；176年中第一大洪水的经验频率为0.57%。校核频率为0.2%，校核洪峰洪量与校核1d洪量、3d洪量比第一大洪水相应数据偏大。故计算结果比较合理。 2. 选择典型洪水过程线天福庙水库典型洪水过程线（1984年7月2628日）见表ks1-3。表 ks1-3 典型洪水过程线（1984.7.26-28）时段（）洪量（）时段（）洪量（/s）时段（）洪量（）096.6 24103.9 4928.7 1572.0 25108.4 5027.8 21085.0 2691.5 5127.2 31345.0 2783.5 5226.6 41568.0 2868.6 5326.0 51791.0 2953.3 5435.4 62090.0 3040.9 5524.8 72389.0 3151.0 5624.2 82138.7 3261.0 5723.5 91465.5 3354.8 5822.8 101005.1 3448.5 5922.1 11768.8 3546.3 6021.5 12494.3 3645.2 6120.6 13584.9 3744.2 6219.3 14421.2 3843.5 6318.2 15358.7 3941.7 6417.3 16344.8 4040.0 6516.1 17313.7 4138.3 6615.3 18232.5 4236.6 6714.4 19216.3 4334.8 6813.5 20183.5 4433.1 6912.6 21156.0 4532.2 7011.8 22138.0 4631.3 7111.0 23121.0 4730.4 7210.6 24103.9 4829.5 3. 按同频率放大法计算设计洪水和校核洪水过程线1天洪量=0.7158 1天洪量=0.7780项目洪峰（）洪量1天3天p=2%的设计洪峰、洪